高分子-磁性粒子雜化膜制備與滲透蒸發(fā)性能研究.pdf

1、高分子-無(wú)機(jī)雜化膜可兼具高分子膜和無(wú)機(jī)膜的優(yōu)勢(shì)，并可克服各自的缺點(diǎn)，成為膜材料開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。優(yōu)化高分子-無(wú)機(jī)界面，在膜中構(gòu)建連續(xù)通道，是調(diào)控雜化膜結(jié)構(gòu)與提高性能的關(guān)鍵。本研究以滲透蒸發(fā)分離乙醇/水體系為研究對(duì)象，分別通過(guò)共混法、原位法將磁性粒子引入高分子基質(zhì)中，對(duì)膜的物理化學(xué)特性及微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)進(jìn)行調(diào)控，制備了高性能的滲透蒸發(fā)雜化膜。
　　通過(guò)共混法將聚丙烯酸（PAA）修飾的PAA-Fe3O4納米粒子（尺寸為50 nm）摻入海藻酸鈉（

2、SA）基質(zhì)中，制備超薄雜化膜。PAA對(duì)Fe3O4的原位修飾提高了Fe3O4在膜中的分散性。PAA-Fe3O4與SA間存在較強(qiáng)的氫鍵作用，一方面降低了SA的結(jié)晶度，增加了膜的自由體積分?jǐn)?shù)，另一方面，限制了自由體積孔穴尺寸，創(chuàng)造出具有良好選擇性的高分子-無(wú)機(jī)界面?？疾炝薖AA修飾及PAA-Fe3O4納米粒子填充量對(duì)膜分離性能的影響。當(dāng)PAA-Fe3O4填充量為8 wt.％時(shí)，雜化膜的滲透通量為1634 g/m2h，分離因子為1044，此性能

3、優(yōu)于填充相同量未改性Fe3O4的雜化膜。
　　自然界中趨磁細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的磁小體在地磁場(chǎng)作用下會(huì)成串生長(zhǎng)。受此啟發(fā)，在磁場(chǎng)誘導(dǎo)下，將Fe3O4納米粒子通過(guò)原位法引入殼聚糖（CS）基質(zhì)中，制備雜化膜。一方面，原位生成的Fe3O4與CS間相互作用較強(qiáng)，從而降低了CS的結(jié)晶度，增加了膜的自由體積分?jǐn)?shù)；另一方面，在磁場(chǎng)（磁場(chǎng)線方向垂直于膜表面）的誘導(dǎo)下，F(xiàn)e3O4會(huì)沿磁場(chǎng)線方向成串排列，從而在高分子-無(wú)機(jī)界面構(gòu)建出跨膜方向的連續(xù)水分子傳遞通道

4、?？疾炝嗽?FeCl2?4H2O的添加量及有無(wú)磁場(chǎng)誘導(dǎo)對(duì)膜分離性能的影響。當(dāng)FeCl2?4H2O添加量為8 wt.%時(shí)，磁場(chǎng)誘導(dǎo)下的雜化膜滲透通量為1042 g/m2h，分離因子為674。與未加磁場(chǎng)的膜相比，磁場(chǎng)誘導(dǎo)下制備的雜化膜通量有所提高，分離因子略有下降。
　　通過(guò)共混法將表面負(fù)載Fe3O4的碳納米管（Fe3O4@CNT）引入SA基質(zhì)中，制備雜化膜。Fe3O4改善了CNT的分散性，同時(shí)CNT提高了Fe3O4排列的有序度。F